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最重“薛定谔的猫”出现，有望催生更大更稳健量子比特

最重“薛定谔的猫”出现，有望催生更大更稳健量子比特

2025-02-20 00:04:36阅读量：17 字体：大中小

科学家迄今已设法让原子或分子同时身处两个位置——所谓“叠加”态，实现了“薛定谔的猫”效应。在一项最新研究中，瑞士苏黎世联邦理工学院（ETH）科学家让一个“体重”为16微克（质量为原子或分子的几十亿倍）的微小晶体处于两个振荡状态的叠加态，创建了迄今最重“薛定谔的猫”。该研究刊发于20日出版的《科学》杂志，有望催生更大更稳健的量子比特，并用于探测引力波或暗物质等。

科学家创建迄今最重“薛定谔的猫”，这种“猫”可同时活着（上）和死去（下）。图片来源：苏黎世联邦理工学院

“薛定谔的猫”是奥地利著名物理学家埃德温·薛定谔提出的一个思想实验：将一只猫关在装有少量镭和氰化物的密闭容器里。

镭的衰变存在几率，如果镭发生衰变，会触发机关打碎装有氰化物的瓶子，猫就会死；如果镭不发生衰变，猫就存活。根据量子力学理论，由于放射性的镭处于衰变和没有衰变两种状态的叠加，猫就处于死/活两种状态的叠加。这只既死又活的猫就是所谓的“薛定谔的猫”。

研究人员此次成功地使用振荡晶体创造出了一种所谓的“薛定谔的猫”，其中振荡晶体代表猫，一个超导电路代表量子比特。量子比特和“猫”之间的联系不是计数器和毒药，而是一层压电材料，晶体在振荡时会改变形状，产生电场。该电场可与量子比特的电场耦合，量子比特的叠加态可转移给晶体，晶体也因此可同时向上及向下振荡，这个重达16微克处于叠加态的晶体，也因此成为迄今最重“薛定谔的猫”。

研究团队希望进一步提高“薛定谔的猫”的质量限制，以更好地理解量子效应在真实宏观世界未被探测到的原因。此外，最新研究有望催生更大、更稳健的量子比特。而且，处于叠加状态的大质量物体对外部噪声极端敏感，也可用于精确测量引力波等微小扰动或探测暗物质。